¿Cómo seleccionar el tornillo correcto?

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Para la gran mayoría de los procesadores, un tornillo es un accesorio que viene con la máquina de procesamiento, bien sea la extrusora, la inyectora o la moldeadora por soplado. Normalmente nadie se pregunta si el tornillo disponible realmente es el más apropiado para una aplicación determinada.

Mark Colella, director global de producto de Nordson Xaloy, conversó con Tecnología del Plástico para responder a algunas inquietudes comunes respecto a la selección correcta de tornillos de plastificación. “Hace algunos años la gente tenía una comprensión más profunda de la importancia de tener un tornillo de extrusión diseñado para cada aplicación específica. Ahora se ha ido perdiendo esta comprensión y la gente trata el tornillo más como un ‘commodity’: mientras trabaje y produzca, está bien, sin importar que la productividad no sea la mejor. Sin embargo, con la competencia global que enfrentamos, tener la productividad promedio no es suficiente”, declara Colella.

Tecnología del Plástico: Cualquier operación de transformación de plásticos requiere de un tornillo de plastificación. ¿Cuál es la diferencia entre un tornillo para inyección, uno para extrusión y uno para soplado?

Mark Colella: Desde el punto de vista de procesamiento podría afirmarse que todos son similares pero se usan para fines distintos. La extrusión es un proceso continuo, donde la fusión y la eficiencia de mezclado, así como la productividad, dependen mucho de la geometría del tornillo. La mayoría de procesos de inyección utilizan un tornillo de tipo reciprocante, que arranca y para en intervalos específicos dentro del ciclo. Durante el tiempo que el tornillo está detenido, la energía de las bandas calefactoras presentes en el barril se transfiere hacia el polímero, ayudando al trabajo del tornillo de fundir el material, con lo cual la geometría del tornillo se vuelve menos relevante. Sin embargo, debido a las bajas relaciones L/D (relación entre la longitud y diámetro del tornillo) en las máquinas de inyección y al bajo tiempo de residencia, la mezcla y homogenización del polímero fundido se vuelven de importancia crítica para el desempeño global del proceso. En el moldeo por soplado se puede encontrar cualquiera de los dos escenarios, ya que algunas máquinas se basan en el principio de extrusión y otras en el principio de soplado.

TP: Cuando uno adquiere una máquina de procesamiento, normalmente viene con lo que se denomina un tornillo de “propósito general”. ¿Qué es un tornillo de propósito general? ¿Por qué existen tornillos que trabajan de manera “universal” para diferentes aplicaciones?

MC: Los tornillos estándar o de propósito general son tornillos de tres zonas (dosificación, fusión, bombeo) diseñados para trabajar una variedad de resinas diferentes sin poner énfasis en optimizar el desempeño. Los diseños de propósito general no incluyen geometrías de mezclado y, con ciertas resinas y procesos, pueden tener problemas para entregar un desempeño apropiado de fusión y mezclado, a menos que se extienda todo el tiempo de ciclo. Por eso, a pesar de que se les considere tornillos “universales”, su fuerte no es la productividad ni el alto desempeño.

TP: ¿Cuándo necesitamos especificar un tornillo “especial”?

MC: Normalmente necesitamos especificar un tornillo “especial” cuando requerimos lograr un objetivo específico, como mejorar los kilogramos por hora, bajar o incrementar la temperatura de fundición del material, minimizar el tiempo de ciclo, mejorar la mezcla de colores o aditivos, evacuar volátiles o eliminar marcas en los productos inyectados.

TP: ¿Cuáles son los componentes que varían en un tornillo “especial”?

MC: Específicamente varía la geometría o la profundidad de las ranuras y las hélices. Algunos tornillos tienen geometrías patentadas o propietarias que no pueden ser duplicadas; otros tienen aproximaciones únicas con varios grados de complejidad, todos diseñados para alcanzar metas específicas de procesamiento o para ajustarse a determinadas resinas.

TP: ¿Cómo se selecciona el L/D correcto?

MC: El L/D se ha estandarizado en la industria con ligeras variaciones entre OEMs; para maquinaria de inyección el L/D se encuentra entre 18 y 26. La consideración principal es minimizar el espacio en planta. Para extrusión se reconocen estándar los L/D 24, 28, 32 y 36, prestando atención a características de proceso tales como cantidad de material procesado, temperatura de fundido y resina.

TP: ¿Cuándo se debe utilizar una unidad de mezcla en el tornillo?

MC: Típicamente se debe especificar el uso de mezcladores cuando se añaden aditivos tales como color, retardantes de llama, minerales, refuerzos de fibra de vidrio o de carbono.

TP: ¿Qué criterios se deben considerar cuando se selecciona el proveedor de tornillos?

MC: Las consideraciones a tener en cuenta al seleccionar un proveedor de tornillo pueden variar según los requerimientos de cada procesador. Como mínimo, el proveedor debe conocer bien la industria y ser capaz de producir tornillos a partir de materiales que minimicen el desgaste por abrasión o corrosión. También debe ser capaz de fabricar los tornillos bajo estándares y tolerancias aceptables para la industria. Adicionalmente, los mejores proveedores invierten fuertemente en investigación y desarrollo, tienen un conocimiento profundo en polímeros y procesos, y pueden demostrar este conocimiento suministrando experticia en diseño de tornillos y solución de problemas de procesamiento.

TP: ¿Es posible que uno mismo fabrique un tornillo?

MC: A pesar de que para fabricar tornillos uno podría pensar en utilizar las máquinas que típicamente se encuentran en un taller, los mejores proveedores de tornillos tienen maquinaria CNC altamente especializada, diseñada para requerimientos dimensionales y utilizando materiales que mantienen el máximo nivel de reproducibilidad.

TP: ¿Qué hay del barril; también debería cambiarse? Y, si es así, ¿bajo qué circunstancias?

MC: El desgaste del barril es la principal razón para cambiarlo, a menos que se hayan revisado los requerimientos de proceso para la maquinaria; por ejemplo en el caso en que se quieran emplear materiales reforzados al 30% con fibras para reemplazar materiales sin carga. En esta situación es importante considerar la abrasión y seleccionar materiales más resistentes para fabricarlo.

TP: ¿Cuál es la recomendación general acerca de mantenimiento de tornillos?

MC: Al mínimo debe hacerse una limpieza cada seis meses, donde el tornillo se remueve del barril, se limpia, enfría, mide y documenta. En muchos casos, siguiendo un programa de mantenimiento preventivo, es posible prevenir fallas catastróficas o inesperadas. Nunca se debe aplicar una antorcha para quemar residuos de material en el tornillo, pues el calor del fuego cambia la microestructura superficial del acero.

TP: ¿Cuál es la ventaja de trabajar con Nordson Xaloy? ¿Cuál es el valor añadido para sus clientes?

MC: El equipo de procesamiento de polímeros de Nordson Xaloy se apalanca en más de 200 años de experiencia colectiva en la industria del plástico para fabricar un rango completo de productos para manejo de material fundido, desde tornillos y barriles, hasta sistemas de filtración, bombas y válvulas para la extrusión y moldeo por inyección, pasando por dados utilizados para crear lámina, película, recubrimientos y sistemas de peletizado que satisfagan los requerimientos siempre cambiantes del sector. Con organizaciones de ventas en 30 países, Nordson soporta a sus clientes mucho tiempo después de que la venta se ha completado, ya sea suministrando servicios técnicos o recomendando los mejores productos para optimizar sus procesos de manejo de fundido y para incrementar la productividad. La compañía considera que la innovación es necesaria para soportar las cambiantes necesidades tecnológicas de sus clientes, para que así ellos puedan respectivamente entregar resultados a sus propios clientes. Continuamos invirtiendo millones de dólares al año en investigación y desarrollo con el fin de ofrecer las mejores soluciones a los procesos, equipos y aplicaciones que producen plásticos. Las historias de éxito incluyen a múltiples clientes en América Latina.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código TP3102_tornillos.

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